[发明专利]一种两段刃镶齿式专用高速割胶刀具的设计方法

说明书

本发明涉及橡胶切割生产领域，具体涉及一种具有两段切削刃的割胶刀具，利用电机控制自动化地对橡胶树进行高质量、高效并具有保护性地切割。本发明提供与电机配套的镶嵌式两段切削刃割胶刀具，所述刀具由铣刀头、刀杆和刀片组成。镶嵌式设计能适应不同的割胶环境，灵活选择不同结构与角度的刀片，满足割胶需求；所述刀具采用小楔角、大前角、大后角和圆弧导屑结构设计，以满足木材的切割要求，得到光滑平整的切割平面，便于出胶、散热和排屑；两段切削刃的设计同时保证了切割平面和侧面的光滑平整并使橡胶树不受损伤；切削刃的倾斜角使得胶液不从侧面流失，保证了产量。

技术领域

本发明涉及一种割胶刀具，具体涉及一种同时具备端面切削与侧面切削加工方式的多切削作用面的割胶刀具。

背景技术

天然橡胶是重要的战略资源，在军事国防上应用十分广泛。目前天然橡胶生产主要靠人力手工割胶，使用传统的“V”型割胶刀对橡胶树进行切割，同时割胶工作只能在凌晨进行，工作强度大，而且需要工人有丰富的经验，准确切割粗皮、砂皮和部分黄皮层，并保证不切到形成层伤害树木。同时工人操作效率不高，切割一棵树超过30s时间，低效率导致成本过高，且现在割胶工人数量越来越少，橡胶树的资源得不到有效利用，橡胶产量受到很大影响。

橡胶切割过程十分复杂：①橡胶树表层树皮分为5层，从外到内依次是粗皮、砂皮、黄皮、水囊皮和形成层。橡胶树中主要产胶功能的乳管在黄皮层，而黄皮层距离形成层极近，切割过浅导致产胶量小，因此需要准确控制切割深度。②胶液从乳管渗出后，沿着切割面流至收集容器。切割面的表面形貌影响胶液的流动状态，不光滑的表面会阻塞胶液流动，边缘处的凹凸不平会导致切削液从侧面流失，因此需要保证切削面的光滑平整。③橡胶树切割周期为两天一次或三天一次，随着已切割面上新的保护物质生成，胶液渗出逐渐停止，最终在表面形成一层较厚的胶状物，该胶状物韧性大，粘于割胶刀具上影响切割性能，因此需要确保切屑以及胶状物顺利排出。发明专利CN105075799A公开了一种由圆柱形刀体，轴向螺旋刀片组、径向螺旋刀片组和电机轴固定孔组成的橡胶电动割胶刀旋转刀体，可以在纵向和横向上切割橡胶树皮，但是其刀具结构难以较好的控制割胶宽度，且侧面没有切削刃，导致与橡胶树侧面的切割质量难以保证；发明专利CN1010558198A公开了一种包括刀柄、直槽铣刀和椭圆槽铣刀的新型割胶刀具，铣刀前端安装有限位滚珠，限制铣刀进入树干的深度。但其圆弧槽结构无法很好的控制割胶宽度，难以切入足够深度的黄皮层，且过大的楔角强度有余，锋利不足，难以切断木质纤维，螺纹连接传递载荷时同轴度难以保证，同时在装夹中由于切削力作用导致难以拆卸；发明专利CN107278807A公开了一种电动割胶刀及其旋切刀头，包括具有刀连接端和安装端的刀柄，设于刀柄安装端的刀体，刀体具有刀刃，刀刃包括依次相连的第一刀刃、第二刀刃和第三刀刃，可以实现推割或拉割，但切削轴线方向与树的轴线相同，导致电机主轴与树皮可能发生干涉，倾斜旋转轴则会导致切割面向外倾斜使胶液从侧面流出，且切割面是圆弧面，不利于木质纤维的去除，且无法使切屑往刀柄方向排出，容易导致切屑在刀头处堆积影响切削，且方形的装夹头设计导致加工难度大并在轴线方向难以限位，同时在工作过程中的磨损产生缝隙影响转动精度。

总之，上述专利揭示的现有技术存在的不足有：①现有的割胶刀具大多基于铣刀改造而成，未考虑树木纤维与金属材料组织差异导致的切削特性的不同；②现有的割胶刀具由于角度参数设计不合理，切削表面不够光滑，切割面的方向不利于胶液的流动与收集；③现有割胶刀具多数装夹结构设计不合理，同轴度不高、拆装性能差和加工难度大；④现有割胶刀具多数为一体式，一个刀刃破损后需要更换整个刀具，增加成本造成浪费，且不能随温度、湿度、季节等环境变化引起的流胶状态的不同适时改变刀具角度与安装结构；⑤现有割胶刀具多数只有侧面切削刃，未刀具端面较钝的切削刃对树干侧面的损伤，不利于可持续生产。

因此，需要一种能够高效高质量的进行橡胶树割胶的电动割胶刀。要求在切割时能够得到光滑的切割平面，切割面具有一定的倾斜角，便于胶液的流出；切屑能够朝刀柄方向顺利排出；能够控制切割宽度，保证树干侧面不受损；装夹方便可靠，通用性强。

发明内容